Методы разнесенного приема (передачи) сигналов

- 25 мин.

Характерная особенность построения ТРС состоит в применении методов разнесённого приема (передачи), позволявших бороться с быстрыми замираниями и резко улучшающих качество связи в условиях быстрых замираний. Благодаря применению разнесенного приема снижают уровень и пикфактор шумов в каналах, что повышает разборчивость телефонных сообщений и достоверность передачи бинарной информации. Расширяется полоса пропускания среда распространения сигналов, линейность фазовой характеристики в пределах этой полосы и, следовательно появляется возможность передачи более широкополосных радиосигналов, а также передачи дискретной информации с более высокими скоростями путем непосредственной манипуляции несущего колебания методами ЧМ и ОФМ:

рис. 6.10. Пояснение метода пространственного разнесения
сигналов.

Сущность разнесенного приема (передачи) заключается в осуществлении тем или иным способом нескольких обычно (двух-четырех) путей прохождения радиосигнала (разнесенных ветвей), быстрые замирания в которых оказываются взаимно некоррелированными. Сложение сигналов, прошедших по таким путям (разнесенным ветвям) дает определённый выигрыш качества, зависящий от кратности разнесения и метода сложения.

3.1. Метод пространственного разнесения радиосигналов (рис.6.10).

Из рисунка видно, что на приёмной стороне имеются две (или более) антенны, разнесенные одна от другой в направлении, перпендикулярном направлению корреспондента. К каждой антенне подключён отдельный приемник (усилительный тракт). Поскольку антенны пространственно разнесены, получаемые на их выходах и подводимые ко входам приемников радиосигналы S1 и S2 характеризуются несовпадением мгновенных значений огибающих U1 и U2 и фаз φl и φ2 . Чем больше величина пространственного разнесения антенн 1, тем этот эффект ярче выражен. При некотором разнесении 1≈1₀ значения U1 и U2, φ1 и φ2 оказываются некоррелированными. Величина называемая радиусом пространственной корреляции, зависит от коэффициентов усиления антенн, протяженности интервала и диапазона частот. В практике подвижных военных ТРЛ обычно обеспечивают разнесение антенн на расстояние 1≥50λ, полагая при этом, что такая величина мало отличается от значения 1₀, при котором коэффициент корреляции огибаюших U1 и U2 составляет 1/L=0,37. 20

3.2. Метод частотного разнесения радиосигналов (рис.6.11).

Преимуществом рассматриваемого метода является минимальный расход частот связи, такой же как и при отсутствии разнесенного приема, что особенно важно для военных TPЛ. Кроме того, (см. рис.6.11) на два приемника требуется только один общий гетеродин (синтезатор частот). Недостаток метода - необходимость применения двух (нескольких) антенн, а в дециметровом диапазоне - соответственно такого же числа антенных опор, поскольку, требуемая величина разнесения антенн велика и, например, при λ=0, 5м составляет l ≥ 50 х 0.5 = 25м.

рис .6.11. Пояснение метода частотного разнесения сигналов.

При этом методе один и тот же сигнал одновременно передается на различных несущих частотах f_l и f₂ (при двухкратном частотном разнесении) . Разделение сигналов на стороне пере-дачи и приема осуществляется с помощью разделительных фильтров РФ1 и РФ2, пропускающих сигналы соответственно на несуших частотах f_l и f₂ . Сигналы S₁ и S₂, а следовательно, и их огибающие U₁ и U₂ и фазы φ₁ и φ₂, оказываются некоррелированными, если разнесение частот

Δf = [f_l-f₂] ≥Δf₀

где Δf₀ - радиус частотной корреляции.

Радиус частотной корреляции уменьшается с увеличением размера объема рассеяния, т. е. снижением направленности антенн. Для подвижных военных TPЛ полагают

Δf₀ ≈ l,5÷2 МГц.

Преимуществом метода частотного разнесения является отсутствие необходимости увеличения числа антенн, а в дециметровом диапазоне и количества антенных опор. Существенны недостатки метода - увеличение числа частот связи, отдельных настроенных на различные частоты радиопередающих и радиоприёмных устройств, и, следовательно, увеличение числа синтезаторов час-тот либо соответствующее усложнение их конструкции.

3.3. Методы комбинированного разнесения. (рис. 6.12, 6.13)

Для увеличения кратности разнесения применяют комбинирование методов разнесенного приема (передачи), чем достигается конструктивный и экономический выигрыш. В качестве примеров рассмотрим использование на подвижных военных TPЛ методов комбинированного разнесения. Наиболее широко в настоящее время применяется метод 4-х кратного пространственного разнесения при 2-кратном разнесении на стороне приема, при 2-х кратном разнесении на стороне передачи и при различении передаваемых сигналов по

поляризации волн.

рис .6.12. Пояснение метода пространственного разнесения сигналов

с различием их по поляризации волн.

Метод основан на свойстве УКВ практически полностью сохранять поляризацию волн в процессе ДТР УКВ. Благодаря этому на стороне приема различают сигналы, переданные с вертикальной (ВП) и горизонтальной (ГП) поляризацией волн. Принцип построения такой системы разнесения можно пояснить с помощью рис.6.12. На стороне передачи один и тот же радиосигнал с двух выходов одного и того же передатчика поступает по фидерам к разнесенным антеннам, на выходах которых включены поляризаторы волн, причем одна антенна излучает сигнал с вертикальной поляризацией волн, а другая - с горизонтальной. На стороне приема также имеются две разнесенные в пространстве антенны, каждая из которых принимает сигналы, переданные как с вертикальной, так и с горизонтальной поляризацией. Разделение сигналов с различной поляризации осуществляется с помощью поляризационных селекторов (на рис. 6.12 не показаны).

Таким образом, один и тот же сигнал на одной и той же несущей частоте fl передается по четырем разнесенным в пространстве ветвям. Все четыре сигнала SI, S2, S3 и S4 на стороне приема характеризуются взаимно некоррелированными огибающими Ul, U2, U3, U4 и взаимно некоррелированными фазами φ1, φ2, φЗ, φ4. Сложение таких сигналов в приемнике обеспечи-вает высокую эффективность приёма в условиях быстрых замираний. Основное преимущество этого способа, особенно важное для подвижных военных ТРЛ, заключается в минимальном расходе частот связи, так как передача сигналов по всем ветвям осуществляется на одной и той же несущей частоте. Кроме того, 4 - кратное разнесение обеспечивается только при двух антеннах, входящих в комплект ТРС. 22

Комбинированный пространственно-частотный метод разнесения иллюстрируется рис.6.13, где показан пример 4 - кратного разнесения при 2 - кратном пространственном и 2 - кратном частотном разнесении. Один и тот же модулируемый сигнал поступает на два различных передатчика, несущие частоты f_l и f₂, которых различаются на величину не менее чем, соизмеримую с радиусом частотной корреляции.

рис .6.13. Пояснение метода комбинированного

пространственно-частотного разнесения сигналов.

На стороне приема имеются две разнесенные антенны, каждая из которых принимает сигналы на разнесенных частотах fl и f2. Сигналы разделяются фильтрами и усиливаются четырьмя приемниками, попарно настроенными на частоты fl и f2 . Сигналы, полученные на выходах приемников, суммируются.